Axes de recherche

Axe 1. Découvertes fondamentales sur la fonction des protéines et des interactomes

Responsables d’axe : Élodie Boisselier (U. Laval) et Xavier Roucou (U. Sherbrooke)

L’identification de nouvelles protéines ainsi que la caractérisation de leurs mécanismes d’action à l’échelle moléculaire et systémique sont des étapes essentielles afin de développer, produire et exploiter de nouveaux produits biologiques et bioprocédés. En outre, considérant leur implication dans les processus physiologiques, les protéines représentent des biomarqueurs fiables pour le diagnostic et sont des cibles privilégiées pour le développement de thérapies efficaces. Cependant, les protéines sont des macromolécules complexes et leur caractérisation physicochimique, structurale et biologique présente encore aujourd’hui de nombreux défis technologiques, nécessitant ainsi une stratégie de recherche transdisciplinaire. Les chercheurs.euses de l’Axe 1 ont des expertises complémentaires dans des domaines émergents : prédiction de structures et de réseaux protéiques via l’intelligence artificielle, dynamique moléculaire, et protéomique fonctionnelle. Les efforts de recherche de nos membres sont soutenus par des scientifiques provenant de diverses disciplines : (i) chimistes de synthèse pour la conception de sondes moléculaires, (ii) bio-informaticiens pour les analyses omiques, (iii) biochimistes pour la compréhension des mécanismes de régulation, et (iv) physiciens pour les stratégies novatrices d’études d’interactions moléculaires. Les connaissances du fonctionnement moléculaire des protéines au sein d’organismes sont absolument essentielles pour alimenter les Axes 2 et 3, et notamment pour assurer le déploiement d’applications ciblées.

Axe 2. Ingénierie des protéines et des systèmes biologiques innovants

Responsables d’axe : Joelle Pelletier (U. Montréal) et David Kwan (Concordia)

Les avancées récentes en édition génomique, ingénierie cellulaire et chimie bioorthogonalepermettent l’utilisation de protéines en tant que dispositifs autonomes ou composantes centrales de systèmes intégrés. En modulant et en contrôlant les puissantes machines moléculaires que sont les protéines, il devient possible de concevoir des outils biochimiques sensibles et des systèmes complexes affichant des fonctions innovantes pour répondre aux besoins de la société en matière de santé durable et de biotechnologies vertes. Les chercheurs.euses de PROTEO visent à développer des protéines modifiées en tant que catalyseurs verts pour la chimie industrielle et (bio)pharmaceutique ainsi que des composantes protéiques pour le diagnostic biomédical. Ces innovations peuvent être intégrées au sein de systèmes biologiques, tels que des micro-organismes modifiés, et un large spectre de nouveaux bioproduits et bioprocédés devient ainsi accessible. Étant donné l’expertise de ses membres en biologie synthétique, en évolution dirigée, et en conception computationnelle de protéines, PROTEO occupe déjà une position enviable sur l’échiquier international pour avoir un fort impact dans cet espace de recherche innovant. Les activités de recherche de l’Axe 2 sont alimentées par les découvertes réalisées au sein de l’Axe 1 et offrent des opportunités d’innovation uniques pour des processus à haute valeur ajoutée avec l’appui des chercheurs.euses de l’Axe 3, illustrant ainsi la chaîne de valeur stratégique de PROTEO.

Axe 3. Biofabrication, bioprocédés et mise à l’échelle pour valoriser les découvertes

Responsables d’axe : Gregory De Crescenzo (Polytechnique) et Patrick Vermette (U. Sherbrooke)

Les percées scientifiques ainsi que les approches novatrices d’ingénierie des protéines et de biologie synthétique sont soutenues et valorisées au sein même de PROTEO par la présence d’une masse critique intégrée d’experts en biofabrication et en génie des bioprocédés. D’une part, les chercheurs.euses de l’Axe 3 visent à développer et soutenir la production en quantité et en qualité suffisantes de diverses biomolécules à valeur ajoutée afin d’appuyer la réalisation d’études de validation et d’accélérer la valorisation de technologies issues de la communauté scientifique. D’autre part, les protéines étant les catalyseurs biologiques au coeur des bioprocédés, la mise à l’échelle des innovations en ingénierie du vivant est essentielle pour conduire au déploiement de solutions viables aux enjeux critiques de la société québécoise, tels que le remplacement de synthèses chimiques par des procédés éco-responsables, ainsi que la valorisation des déchets industriels de la biomasse. Ces objectifs sont soutenus par la présence d’une expertise reconnue en bio-ingénierie appliquée, par le développement d’outils analytiques avancés, et par l’accès à des infrastructures de pointe. En assurant une étroite collaboration entre les trois axes via des actions ciblées, les principes de la mise à l’échelle sont intégrés dès les premières étapes de recherche, assurant ainsi que l’innovation émanant des percées scientifiques de PROTEO ait rapidement un impact pour la société québécoise.